[發(fā)明專利]一種具有調(diào)制功能的雙芯光纖光開(kāi)關(guān)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610136700.2
• 申請(qǐng)日: 2016-03-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105589222A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 苑立波;何學(xué)蘭;楊軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G02F1/035
• 分類號(hào): G02F1/035;G02F1/03;G02F1/21
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖通信與光纖傳感領(lǐng)域，特別涉及一種具有調(diào)制功能的雙芯光纖光開(kāi)關(guān)。

背景技術(shù)

伴隨著光纖通信事業(yè)的不斷發(fā)展，光纖通訊理論也在不斷深化。光纖通訊技術(shù)快速發(fā)展 到來(lái)了通信事業(yè)的革命性變革，它把人類帶入一個(gè)全新的信息化時(shí)代。作為光纖通信核心器 件的光開(kāi)關(guān)的應(yīng)用市場(chǎng)是十分巨大的。光開(kāi)關(guān)的研究日益成為全光通信領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。

人們對(duì)光開(kāi)關(guān)的研究具有很長(zhǎng)的歷史，目前，在光傳送網(wǎng)絡(luò)中，各種不同交換原理和實(shí) 現(xiàn)技術(shù)的光開(kāi)關(guān)被廣泛的提出，具有不同的特性，適合不同的場(chǎng)合。專利CN101174004A和專 利CN103487893A公開(kāi)發(fā)明了一種機(jī)械式開(kāi)關(guān)，靠光纖或光學(xué)元件移動(dòng)，使光路發(fā)生變化，以 達(dá)到切換光路的目的，機(jī)械式開(kāi)關(guān)具有插損低、隔離度高、不受偏振和波長(zhǎng)影響等優(yōu)點(diǎn)，但 是它響應(yīng)速度慢、體積大、受機(jī)械結(jié)構(gòu)限制嚴(yán)重。專利CN104459895A公開(kāi)發(fā)明了一種MEM光 開(kāi)關(guān)，在一定程度上解決了機(jī)械光開(kāi)關(guān)的缺陷，利用微鏡的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功能，開(kāi)關(guān)速 度加快，但是任何的機(jī)械摩擦、磨損及外部振動(dòng)都使其可靠性降低，而且驅(qū)動(dòng)非常的復(fù)雜， 成本較高。專利CN104678594A公開(kāi)發(fā)明了一種微光纖開(kāi)關(guān)，基于熱對(duì)流效應(yīng)制作的，吸收膜 對(duì)控制光進(jìn)行吸收后產(chǎn)生了一個(gè)熱源，使得熱體內(nèi)部有了明顯的溫度梯度，從而形成的熱對(duì) 流場(chǎng)實(shí)現(xiàn)微光纖的耦合，進(jìn)而達(dá)到光開(kāi)關(guān)的作用，這種光纖開(kāi)關(guān)，雖然實(shí)現(xiàn)了體積小，重復(fù) 性高等優(yōu)點(diǎn)，但是在耦合區(qū)鍍吸收膜技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)，精確度低，可靠性較差。專利CN101859034 公開(kāi)發(fā)明了一種全光纖開(kāi)關(guān)，但是由于光子不帶電，無(wú)法像電子學(xué)那樣直接實(shí)現(xiàn)以光控光， 只能采用非線性光學(xué)間接方法。對(duì)于實(shí)用的光開(kāi)關(guān)，要求控制光的功率小于或接近信號(hào)光功 率。一般光通信的信號(hào)光功率在毫瓦以下，因此要求光開(kāi)關(guān)的閾值開(kāi)關(guān)功率至少在毫瓦級(jí)水 平。而且要求開(kāi)關(guān)的時(shí)間達(dá)到皮秒以下，但是目前研究的全光纖開(kāi)關(guān)還不能同時(shí)達(dá)到這個(gè)兩 個(gè)指標(biāo)。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鈮酸鋰晶體由于具有大的電光、聲光及非線性光學(xué)系數(shù)，材料的 化學(xué)性能穩(wěn)定，被廣泛用于制備各種光波導(dǎo)器件，成為集成光學(xué)系統(tǒng)中最常用的無(wú)機(jī)介電晶 體材料。近年來(lái)，在單一鈮酸鋰集成光學(xué)芯片上制作含有光源、調(diào)制器、光開(kāi)關(guān)的集成光學(xué) 器件使人們研究探索的重要方向。光調(diào)制器、光開(kāi)關(guān)等器件成為研究的熱點(diǎn)，本發(fā)明提出的 具有調(diào)制功能的雙芯光纖光開(kāi)關(guān)，為以單根光纖作為集成系統(tǒng)的光通信和光纖傳感技術(shù)提供 了重要的關(guān)鍵器件。

本發(fā)明專利提出的具有調(diào)制功能的雙芯光纖光開(kāi)關(guān)，是一種典型的馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x型 光開(kāi)關(guān)，注入電流改變波導(dǎo)臂的折射率，從而使光程相應(yīng)變化以達(dá)到相干增強(qiáng)或抵消，實(shí)現(xiàn) 開(kāi)關(guān)的目的。目前尚未有利用這種方式構(gòu)建的光纖光開(kāi)關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于將鈮酸鋰電光相位調(diào)制技術(shù)與光纖干涉技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一種具有調(diào) 制功能的雙芯光纖光開(kāi)關(guān)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種具有調(diào)制功能的雙芯光纖光開(kāi)關(guān)，包括輸入部分、V型槽、電光調(diào)制部分和輸出部 分；輸入部分是單模單芯入射光纖；電光調(diào)制部分包括鈮酸鋰襯底、刻在鈮酸鋰襯底上的光 波導(dǎo)、V型槽、金屬電極、直流電源、在鈮酸鋰上刻有1×2耦合器和2×2耦合器；輸出是 雙芯光纖；電極熔嵌在鈮酸鋰晶體中，條形電極分布在條形光波導(dǎo)兩側(cè)，偏置電極位于2×2 耦合器一個(gè)臂的兩側(cè)。

采用質(zhì)子交換法制作光波導(dǎo)和1×2耦合器、2×2耦合器，V型槽采用鈮酸鋰晶體制作。

金屬電極分為條形電極和偏置電極；電極分為陽(yáng)極和陰極。

輸出光纖采用對(duì)稱式雙芯光纖。

輸出光纖采用七芯結(jié)構(gòu)的光纖。

本發(fā)明的有益效果在于：

采用電光調(diào)制方法進(jìn)行光纖開(kāi)關(guān)光路切換，具有無(wú)運(yùn)動(dòng)件、開(kāi)關(guān)速度快、消光比高等優(yōu) 點(diǎn)。本發(fā)明提出的具有調(diào)制功能的雙芯光纖開(kāi)關(guān)，以鈮酸鋰晶體為基片，采用技術(shù)成熟的質(zhì) 子交換工藝制作條形波導(dǎo)，穩(wěn)定性好、集成度高，而且對(duì)波長(zhǎng)無(wú)選擇性；工藝簡(jiǎn)單，易于制 造。

附圖說(shuō)明

圖1是具有調(diào)制功能的雙芯光纖開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)圖；

圖2A是具有調(diào)制功能對(duì)稱雙芯1×2雙芯光纖開(kāi)關(guān)示意圖；

圖2B是具有調(diào)制功能偏雙芯1×2雙芯光纖開(kāi)關(guān)示意圖；

圖3是對(duì)稱雙芯光纖端面圖；

圖4是七芯光纖端面圖；